徐平（píng）坤

以前，從煉鋼工藝的角度研究提高鋼的純淨度（dù），沒有考慮與鋼水直接接觸的耐火材料對鋼水的淨化作（zuò）用，總是認為耐火材料或（huò）多或少地會對鋼水產生（shēng）汙染。可是通過對白雲（yún）石（shí）質（鎂鈣質）耐火材料的理論研究和實（shí）際試驗，得出鎂鈣質材料不但不汙染鋼水，反（fǎn）而能淨化鋼水，並且也不汙染（rǎn）環境，在AOD、VOD、精（jīng）煉鋼包等爐（lú）外精煉裝置中應用日益增加。

白雲石與鎂鈣質耐火材料的特征

白雲石（shí）（CaCO3·MgCO3）是天然礦（kuàng）物原料，煆燒後（hòu）的理論組成為w（CaO）58.18%，w（MgO）41.82%，比值為1.93。鎂鈣質（zhì）耐火材料主要包括白雲石（shí）質耐火材料、鎂白雲石質耐火材料（liào）、鎂鈣質耐火材（cái）料。

其（qí）中，白雲石質耐火材（cái）料是指全部用煆燒或電熔的白雲石做原料的定型或不（bú）定形耐火材料；鎂白雲石和鎂（měi）鈣質耐火材料是用鎂石與白雲石合成的耐火材料。MgO、CaO含量的變化（huà）影響鎂（měi）鈣質製品的高溫使用性（xìng）能，MgO含量（liàng）越高，抗FeO、Fe2O3、Al2O3熔渣和抗水化能力越強；CaO含量越高，抗高SiO2熔渣的能力越強，高溫蠕變越大，抗剝落性能和脫硫、脫磷的效果越（yuè）好，但（dàn）抗水化和抗FeO、Fe2O3、Al2O3侵蝕的性能越差。因此，應該根據（jù）爐（lú）外精煉等熱工設備的（de）不同部位使用條件，合理選擇鎂鈣質耐火材料中的w（CaO）/w（MgO）。

白雲（yún）石質耐火材料（liào）對淨（jìng）化鋼水作用的影響

潔（jié）淨鋼、特殊鋼等（děng）對鋼（gāng）中的雜質O、S、P、C、H、N等元素及SiO2、Al2O3等夾雜物的含量要（yào）求嚴格，需要爐外精煉除去（qù）鋼中雜質及夾雜物以及脫氣、調整化學成分和均勻化（huà）等。鎂鈣質耐火材料中的遊離CaO，易與鋼水中的S、P等（děng）雜質（zhì）反應，使其轉移（yí）到爐（lú）渣中，具有除去雜質、淨化鋼水的功能。由於CaO的氧勢很低，鎂鈣質耐火材料也適合用（yòng）於（yú）冶（yě）煉低氧鋼，是爐外精煉（liàn）冶煉潔淨鋼、純淨鋼、特殊（shū）鋼等設備的耐火材（cái）料。近年來（lái），為了淨化鋼水、延（yán）長爐襯壽命、降低耐火材料消耗，研究人員（yuán）對（duì）白雲石質耐火材料（liào）進行了許多試驗研究（jiū），取得（dé）了很（hěn）好的結（jié）果（guǒ）。

MgO在真空條件下容易（yì）揮發，而CaO對MgO的揮（huī）發性是有（yǒu）影響的，含有10%～20%CaO（摩爾分數）就可使MgO相對揮發性大大降低。因此，MgO質（zhì）材料中加入一定量的CaO製成（chéng）MgO—CaO質耐火材（cái）料（liào），在高溫真（zhēn）空條件下使（shǐ）用比（bǐ）純MgO質耐火材料更合適。

鋼水中的（de）脫S反應中，要使鋼水S含量低，熔渣必須是CaO含（hán）量高的高堿度渣，並且鋼（gāng）水中溶解的O含量（liàng）盡可能要低（dī）。要使（shǐ）O含量低，就要選擇（zé）氧勢盡可（kě）能低的耐火（huǒ）材料，Mg與Ca在高溫下以（yǐ）氣態存在，在鋼水（shuǐ）中的溶解度很小，而CaO的氧勢也很小，因此，精煉設備應該（gāi）選用鎂鈣質耐火材料。溫度升高不利於脫P，但鋼包中采用CaO含量高即堿度高（gāo）的熔渣有利脫P，因此（cǐ），用CaO含量高的鎂鈣質耐火材料同樣也有利脫（tuō）P。

鎂鈣（gài）質耐火材料的熱震穩定性高、抗渣滲透性好，特別（bié）是熔渣中SiO2滲入會與MgO-CaO耐（nài）火材料中的CaO反應生成高熔點化合物C2S或C3S,形（xíng）成保護層，從而抑製熔渣的滲（shèn）透。

關於H含量的問題，采用真（zhēn）空精煉，其（qí）H主要（yào）來自熔渣或精煉設備內襯耐火材料的水分及有機添加物。熱力學（xué）分析認為：要在1200℃下長期烘烤，充分排除其中（zhōng）的水分，就不存在鋼水中氫（H）含量增高問題。

鎂鈣質（zhì）耐火材料對鋼水性能的影響

耐火材料對鋼中氧（yǎng）含量的影響：王龍光等人認為MgO—CaO耐火材（cái）料中的CaO熱力學穩定性高，具有很低的氧平衡分壓，在鋼水中的（de）溶解（jiě）度（dù）很小，被認為是防止鋼水增（zēng）氧的（de）有效材料。

耐火材料對鋼中S的影響（xiǎng）：田琳等人試驗研究鎂鈣（gài）磚與鋼（gāng）水中S的（de）反應，檢驗鎂鈣質耐火材料的脫S效果。結果表明（míng）：在1600℃下，反應45min時，脫S效果更好（hǎo），脫S率達70.12%；超（chāo）過45min，脫S率降低，出現“回S”現象。為了使鋼包獲得有效的脫S效果，使用白雲石質鋼包內襯是很（hěn）必要（yào）的，這樣一方麵可以盡可能降低鋼包內襯的再氧化能力，另一方麵（miàn）可以（yǐ）避免強還原條件下鋼（gāng）包渣導致耐火材料的過度消（xiāo）耗。

耐（nài）火材料對鋼中P含量的影響：匡加才研究MgO—CaO質澆注料對鋼中P含量的影響。實驗結（jié）果表明：當澆（jiāo）注料中w（CaO）為25%時，鋼中P含量大幅度降（jiàng）低，由原始的0.1%降低到0.01%，進一步提高CaO含量，鋼中P含量僅有小幅度降低。

耐火材料對鋼水碳含量的影響：實（shí）驗表明，使（shǐ）用含C耐（nài）火材料，鋼水顯著增C，當同一製品第二次使用時，鋼水僅發生輕微（wēi）增C。

耐火材料對鋼（gāng）中H(氫)含（hán）量的影響：耐火材料中的水分以及其中的有機粘結劑會對鋼水中的H含量產生顯著（zhe）影響。連（lián）鑄過程中，鋼包和中間包係統中使用保護套管保護主流時，有機粘（zhān）結劑（jì）導致（zhì）吸H。對鋼包、中間包烘烤，能有效地降低鋼水的吸H量。

耐火材料對鋼中N(氮)含量（liàng）的影響：傳統耐（nài）火材料N含量很低，近年來（lái）氮化物在耐火（huǒ）材料中應用受到關注，如Sialon分解對鋼水造成（chéng）增N。更大（dà）的增N量在鋼包與中（zhōng）間包之間，保護（hù）套管非（fēi）常重要，連鑄（zhù）的增N點就是長水口保護，此處增N可達（dá）（15~30）×10-6。

耐火（huǒ）材料對鋼水中夾雜物的影響：田琳等人研究了鎂鈣、鎂鋁、鎂鉻（gè）耐火材料對（duì）管線鋼鋼水潔淨化的影響，實（shí）驗表明（míng）：在反應30min的情況下，隻有（yǒu）鎂鈣質耐火（huǒ）材料能去除鋼水（shuǐ）中的夾雜物，其（qí）餘的堿性耐火材料均使鋼水夾雜物數量增加。Al2O3、SiO2等夾雜物可與鎂鈣耐火材料中的CaO反應，如CaO與Al2O3反應生成Ca12Al4O3的複合化合物，熔點約為1400℃左右，可有效地去除鋼中Al2O3夾雜物。CaO與SiO2反應生成C2S(矽酸（suān）二鈣)和C3S(矽酸三鈣)高熔點化合物被吸附鎂鈣（gài）質耐火材料表麵，形成保（bǎo）護層，或者從鎂鈣質耐火材料表麵上剝落（luò）下（xià）來上浮至保護渣層中；在鎂鈣質耐火材料中的活性CaO含量越高，吸附鋼水中夾雜物的能力越強。

鎂（měi）鈣質（zhì）耐火材料的抗侵蝕性能：梁義兵等（děng）人采用（yòng）靜態坩堝（guō）法研究3種不鏽鋼冶煉用鎂鈣磚的抗渣性。試驗結果得出，CaO含量高的白雲石磚抗高堿度的AOD渣侵蝕和滲（shèn）透能力比較強。燒成白雲石（shí）磚基質（zhì）部分致密程度高，較不燒白雲石磚具有更好的抗（kàng）高堿度渣侵蝕性。堿度較低的VOD爐渣對三種磚的侵蝕和（hé）滲透比高堿度渣嚴重得多。相對而言，燒成（chéng）的（de）鎂鈣磚（zhuān）抵抗低堿度渣侵蝕性明顯好於（yú）不燒鎂鈣磚，CaO含量高的燒成鎂（měi）鈣磚抵抗低堿度渣侵蝕能力好於CaO含量低的鎂鈣磚。鎂（měi）鈣質材料具有良好（hǎo）的（de）抵抗高堿度熔渣的侵蝕和滲透能力，這是因為渣與鎂鈣材料作用析出C3S，使材料表層致密化而有效抑（yì）製（zhì）熔渣的滲（shèn）透。低堿（jiǎn）度熔渣具有較強的侵（qīn）蝕和滲透能力，主要是熔渣對基質的強溶（róng）蝕並滲透作用。

綏化鎂磚（zhuān）之鎂鈣碳磚的性能及抗侵蝕的研究

鎂鈣碳磚（zhuān）主要性能：MgO—CaO—C磚較燒成鎂鈣磚種類（lèi）複雜。除具備鎂鈣磚的特性外，鎂鈣（gài）碳磚比鎂碳磚具（jù）有更好的真空穩定性、抗熱震性。鎂鈣碳磚的性能同時取決於（yú）CaO及C的含量。CaO含量越高，抗剝落性能越好，淨化鋼（gāng）水的效果也越好；C含量（liàng）越高，抗渣侵（qīn）蝕和抗剝落性能越強。

鎂鈣碳磚的抗侵蝕研究：崔淑賢（xián）等人采用煉鋼（gāng）轉爐的初期渣、中期渣（zhā）和終期渣分（fèn）別對鎂鈣碳磚及鎂碳磚（zhuān）的侵蝕（shí）進行實驗。實驗結果表明：初期渣MgO—C磚蝕損（sǔn）率比MgO—CaO—C磚高7.3%，是因為MgO—C磚產生結構（gòu）剝落（luò），蝕損最嚴重；MgO—CaO—C磚的侵蝕較輕，是因為在磚的界麵上產生了C2S保護層；可是中期渣和終期渣，MgO—CaO—C磚的蝕損率反而分別比MgO—C磚高0.4%和（hé）1.2%，因為（wéi）其在高（gāo）溫中及被（bèi）渣中∑FeO溶解，所以比MgO—C磚侵蝕嚴重。

孫惠章等人研究結果（guǒ）表明鎂白雲石碳磚（zhuān）高溫（wēn）抗氧化性和熱震穩定性好，抗酸性熔（róng）渣能力（lì）強；而且（qiě）磚中的CaO有利於鋼水的脫O、脫S、脫P等，適合冶煉鋼的電爐爐襯。

白雲（yún）石質耐火材料對潔（jié）淨（jìng）鋼的影響

潔淨鋼係指鋼中有害成分（S、P、O、H、N）含量非常少，非金屬夾雜物不僅數量少，而且尺寸很小和形態得到控製，合金元素成分精準並且（qiě）分布均勻，使鋼材具有高性能、高品質。在鋼水從（cóng）冶（yě）煉到精煉的整個過程中，耐火材料始終與鋼水接觸，一般（bān）耐火材料對鋼水或多或少總（zǒng）有些汙染，唯有（yǒu）白雲石質即鎂鈣質耐火材料能淨（jìng）化鋼水（shuǐ），除去鋼中的非金屬夾雜物，而（ér）且不汙染環境。